Bakteriofágy sú vírusy ktoré infikujú baktérie a množiť sa v tomto procese. Pre každú baktériu existuje aj špecifický bakteriofág. Bakteriofágy sa používajú v medicíne a genetické inžinierstvo.
Čo sú bakteriofágy?
Bakteriofágy predstavujú skupinu vírusy ktoré infikujú baktérie a archaea (prvotné baktérie). Pritom pokračujú v replikácii a ničení baktérie. Pre každú baktériu existuje špecifický bakteriofág podľa princípu zámku a kľúča. Bakteriofágy, podľa tradičnej definície, ako všetky vírusy, nie sú živé organizmy. Závisia na svojej reprodukcii. Mimo hostiteľa nedochádza k žiadnym biochemickým procesom. Fágy používajú enzýmy hostiteľa na tento účel. Bakteriofágy pozostávajú iba z DNA alebo RNA, ktoré sú obklopené bielkovinovým plášťom. Drvivá väčšina fágov však vlastní DNA ako svoj genetický materiál. Fágy prvýkrát opísal v roku 1917 kanadský biológ Félix Hubert d'Hérelle. Štruktúra rôznych fágov sa líši. Bakteriofágy sa v zásade skladajú z niekoľkých zložiek. Skúmala sa hlavne štruktúra takzvaných T-fágov, ktoré okrem iného infikujú aj baktériu Escherichia coli. T fágy pozostávajú z mnohostenov hlava, ktorý je pripojený cez a krk do predĺženého vstrekovacieho kanálu (injekčné zariadenie). Pod injekčným prístrojom je základná doska s chvostovým vláknom a hrotmi. The hlava je kapsida, ktorá obsahuje nukleovú kyselinu. Kapsida, injekčný kanál a základná doska sú vyrobené z proteínu. Koncové vlákno a hroty slúžia na ukotvenie fága k bunkovej stene baktérie.
Výskyt, distribúcia a charakteristiky
Bakteriofágy sú univerzálne distribuované. Približne 10 k sile 30 bakteriofágov je prítomných v morská voda. Pre každú baktériu existuje aj zodpovedajúci fág. Šírenie bakteriofágov možno rozdeliť do piatich fáz. Najskôr sa fág absorbuje na špecifickom receptore bunkovej steny. Konce chvostových vlákien sa pripevňujú k povrchu bunky. V ďalšom kroku fág vpichne svoju DNA alebo RNA do baktérie. Takto zostanú prázdne proteínové obaly na bakteriálnom povrchu. Tretia fáza sa nazýva fáza latencie, počas ktorej nie je možné detegovať žiadny fág. Počas fázy latencie, ktorá trvá niekoľko hodín, začína translácia do vírusovej mRNA a replikácia do vírusovej nukleovej kyseliny. V takzvanej produkčnej fáze je vírusová proteíny sa vyrábajú. Potom sa v nasledujúcej fáze dozrievania zhromaždia jednotlivé vírusové zložky. Po dokončení vírusovej produkcie, a lyzozým produkovaný remodelovanou bakteriálnou bunkou rozpúšťa baktériu a uvoľňuje vyrobené fágy.
Dôležitosť a funkcia
Dnes sú bakteriofágy už široko používané v mnohých oblastiach. Špeciálne oblasti použitia sa otvárajú v medicíne, biológii alebo poľnohospodárskom inžinierstve. V medicíne sa bakteriofágy používajú na detekciu bakteriálnych kmeňov kvôli ich špecifickej špecifickosti baktérie. Táto oblasť použitia sa nazýva lysotypia. V súčasnosti prebieha intenzívny výskum v boji proti baktériám využívajúcim pri infekciách bakteriofágy. Najmä pod dojmom neustále sa zvyšujúceho počtu antibiotikum rezistentných bakteriálnych kmeňov, získava táto oblasť výskumu čoraz väčší význam. Nízka stabilita fágov v tele je však problematická. Okamžite sú eliminované vlastnými fagocytmi tela. Túto možnú aplikáciu v zásade už zvažoval Félix Hubert d'Hérelle. Avšak po objavení a zavedení antibiotiká, boli výsledky výskumu týkajúce sa tejto možnej aplikácie úplne zabudnuté. Inštitút pre výskum fágov Eliava, založený D'Hérelle v roku 1934, však v Gruzínskom Tbilisi existuje dodnes. Spolu s Ústavom imunológie a experimentu Ludwika Hirszfelda Terapia v poľskom Vroclave sa tam dnes vykonáva výskum alternatívnych spôsobov boja antibiotikum- rezistentné baktérie pomocou fágov. Fágy sa v potravinárskom priemysle tiež používajú rôznymi spôsobmi. Napríklad na balenie syrov alebo údenín sa používajú rôzne spreje od fágov, ktoré ich chránia pred baktériami. Genetické inžinierstvo je tiež hlavnou oblasťou použitia. Dnes sa napríklad fágy používajú ako vektory pre určité gény a zavádzajú sa do baktérií. Pomocou tejto metódy inzulínmôžu byť generované produkujúce bakteriálne kmene Escherichia coli. Tieto vektory sú čoraz dôležitejšie aj pre výrobu ďalších účinných látok. Ďalej sa dajú čiastočne použiť na boj proti genetickým chybám.
Choroby a poruchy
Bakteriofágy však nevykazujú iba pozitívne účinky. Niektoré vážne infekčné choroby prepuknúť iba so zapojením fágov. Napríklad, záškrt je spôsobená baktériou Corynebacterium diphtheriae. Choroba však môže prepuknúť iba vtedy, ak je Corynebacterium diphtheriae súčasne infikovaná bakteriofágmi. Po infikovaní fágmi tieto baktérie produkujú charakteristický toxín, ktorý spôsobuje závažné, niekedy životu nebezpečné príznaky. Ochorenie sa začína prejavmi ako ťažkosti s prehĺtaním, malátnosť, nevoľnosť a bolesť brucha. Na mandliach sa objaví biely povlak, ktorý má nepríjemný sladký zápach. Komplikácie ako napr pneumónia or myokarditída sú bežné a môžu byť smrteľné. Ďalším ochorením spôsobeným bakteriofágmi je purpur horúčka. Purpur horúčka je spôsobená streptokoky infikovaní bakteriofágmi. Vďaka tejto infekcii produkujú baktérie obzvlášť zákerný toxín. Závažné príznaky choroby sa vyskytujú u zimnica, horúčka, zvracanie a zápal hltanu. Spočiatku jazyk je natretý na bielo, ale po niekoľkých dňoch zmení farbu na malinovo červenú. A kožná vyrážka tiež sa vyskytuje. Keby baktéria nebola infikovaná bakteriofágmi, bolo by to tak viesť na neškodný angína. cholera je tiež spôsobená baktériou infikovanou bakteriofágmi nazývanou Vibrio cholerae.
